Соединение металлических деталей и

ИХ ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ

Любое механическое оборудование состоит из нескольких соеди­ненных между собой деталей. Например, считается, что судовой дизель состоит из более чем 10000 деталей. Соединение двух металлических деталей может производиться при помощи заклепок, болтов или сваркой (соединения заклёпочные, болтовые и сварные или паянные). Каждый способ соединения деталей имеет свои преимущества и недостатки и применяется с учетом условий последующей экс­плуатации детали и ее конструктивного исполнения.

При пайке различных металлов применяются различные при­пои. Металлические припои имеют точку плавления ниже, чем у соединяемых металлов. Пастообразные припои концентрируют тепло в месте пайки, т. е. в месте, где находится расплавленный металл. После охлаждения металлы оказываются спаянными.

Для соединения металлов сваркой их подгоняют и прижимают один к другому с большим усилием. Кроме того, для достижения высоких температур, при которых возможна сварка, необходимо нагреть металл газовым факелом или электрической дугой. Свар­кой обычно соединяют одинаковые металлы.

Газовой сваркой называют процесс получения неразъемных соединений, при котором для нагрева кромок соединяемых деталей используют теплоту факельного сгорания ацетилена и кислорода. Дуговой сваркой называют процесс, когда для расплавления кро­мок используется электрическая дуга. Наиболее часто при дуговой сварке электрическая дуга возникает между сварочным электро­дом и деталью. Под воздействием электрической дуги происходит местный нагрев кромок свариваемых деталей, их оплавление и сварка (соединение) при охлаждении. Дуговой разряд возможен только при определенных соотношениях между напряжением и силой тока. С помощью сварочного трансформатора регулируется сила тока в зависимости от толщины свариваемого металла. Для сварки применяют электрод из родственного металла, покрытый слоем флюса для защиты зоны сварки от воздействия воздуха.

Коррозия. Коррозия — это разрушение металла в результате химической или электрохимической реакции, которая возникает при определенных условиях. Благодаря знанию физической сущ­ности протекающих при коррозии процессов можно замедлить или предотвратить разрушение металла.

Во время коррозии чугун и сталь (черные металлы) окисляются и приобретают свое химически устойчивое окисленное состояние. Это окисление или ржавление может возникнуть везде, где имеется кислород и влага. Причем дальнейшее окисление у многих металлов продолжается уже под образовавшейся окисной пленкой. Некоторые металлы имеют пассивную окисную пленку, но если она нарушена, то коррозия продолжается дальше. К таким металлам относятся алюминий и хром. Для предотвращения коррозии на поверхность металлов наносят слой защитного покрытия, в качестве которого применяется другой металл, например олово или цинк, или используются краски, или наносится слой пластика.

Процесс электрохимической коррозии протекает обычно между двумя разнородными металлами, которые находятся в электролите (токопроводящей жидкости). Электрический ток между двумя металлами будет протекать до тех пор, пока имеется разность по­тенциалов. Проходя через электролит, ток переносит металл с анода (положительного электрода) к катоду (отрицательному электроду). При этом образуется коррозионная или гальваниче­ская раковина, из-за чего возникает необходимость принятия мер защиты против электрохимической коррозии. Коррозионные рако­вины могут возникать между соприкасающимися частями некото­рых металлов. В результате появляются точечные раковины, или выкрашивания, т. е. возникает эффект, который называют питтинг-коррозия. При длительном воздействии в результате точечной кор­розии образовываются раковины, из-за которых могут возникнуть аварийные повреждения деталей. Это является результатом про­никающей коррозии. Такое явление иногда называют фреттинг-коррозией, которая часто наблюдается в болтовых соединениях малоподвижных крупногабаритных деталей судовых машин (Примечание автора). Для предупреждения электрохимической кор­розии применяют систему протекторной защиты. Влияние питтинг-коррозии и проникающей коррозии может быть уменьшено путем подбора соответствующих металлов, например можно использо­вать медные сплавы или наносить защитные покрытия.

Эрозия — это точечное выкрашивание металла в результате абразивного (механическое изнашивание) или гидравлического износа (эрозионные разрушения). Так, например, из-за воздействия морской воды могут происходить эрозионные разру­шения материалов. При этом с увеличением скорости течения воды уменьшается опасность возникновения и развития питтинг-коррозии, но увеличивается общая возможность разрушения поверх­ности даже для сплавов на основе меди. Там, где на поверхности имеются неровности и шероховатости, образуются турбулентные завихрения и из-за воздействия воды возникают эрозионные раз­рушения поверхности металла. Это явление часто проявляется при прохождении воды через трубные доски теплообменных аппаратов. При тщательном выборе материалов можно уменьшить влияние эрозии.

Катодная защита. Благодаря катодной защите можно резко уменьшить или полностью устранить разрушение металла. Это достигается установкой протекторов или применением обратных по току электрических систем. В протекторной защите в качестве активных разрушающихся анодов используются такие металлы, как алюминий, цинк, которые, будучи установленными на основ­ном металле и являясь более активными, будут разрушаться в первую очередь. Системы токовой компенсации получают питание от корабельной силовой сети и включают в конструкцию схемы постоянный анод, выполненный из сплавов, обладающих большим коррозионным сопротивлением, например из платинированного титана.

Цинковые или алюминиевые протекторы, выполненные в виде блоков или плит, плотно крепятся к стали или к чугуну. В про­цессе эксплуатации необходимо следить за состоянием протектор­ной защиты, обеспечивая плотное соединение протектора с основ­ным металлом, который не должен закрашиваться или перекры­ваться другими частями. Метод токовой компенсации практически невозможно использовать для защиты главных и вспомогательных машин, т. е. там, где изменяется подача забортной воды, так как в этом случае возникает проблема постоянного регулирования тока и напряжения в защитной цепи. Однако этот метод часто используется для защиты от коррозии наружного корпуса.

© Кривощеков В.Е., 2008

Об учебнике Д.А.ТЕЙЛОРА «ВВЕДЕНИЕ В МОРСКУЮ ИНЖЕНЕРИЮ»

«INTRODUCTION TO MARINE ENGINEERING», ЛОНДОН, 1990

Д.А. Тейлор (David Alien Taylor, 1946 -), морской инженер, магистр, старший преподаватель по морским технологиям Гонконгского политехнического университета. Первое издание книги выпущено в 1983 году, второе – в 1990 году издательством «Butterworths»: Оксфорд-Мюнхен-НьюДели-Дурбан-Сингапур-Сидней-Токио-Торонто-Веллингтон.

Книга перепечатана в 1992 году пресс-центром Кембриджского Университета (Лондон, Великобритания), включена в каталоги Британской публичной библиотеки и Библиотеки Конгресса Великобритании. На книги Д.А. Тейлора делаются ссылки в Руководствах ИМО по внедрению модельных курсов и составлению учебных программ подготовки морских специалистов различных уровней.

ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ КНИГИ Д.А.ТЕЙЛОРА

«INTRODUCTION TO MARINE ENGINEERING», ЛОНДОН, 1990

Progress has been made in many areas of marine engineering since the first edition of this book was published. A greater emphasis is now being placed on the cost-effective operation of ships. This has meant more fuel-efficient engines, less time in port and the need for greater equipment reliability, fewer engineers and more use of automatically operated machinery.

The marine engineer is still, however, required to understand the working principles, construction and operation of all the machinery items in a ship. The need for correct and safe operating procedures is as great as ever. There is considerably more legislation, which must be understood and complied with, for example in relation to the discharging of oil, sewage and even black smoke from the funnel.

The aim of this book is to simply explain the operation of all the ship’s machinery to an Engineer Cadet or Junior Engineer who is embarking on a career at sea. The emphasis is always upon correct, safe operating procedures and practices at all times. The content has been maintained at a level to cover the syllabuses of the Class 4 and Class 3 Engineer’s Certificates of Competency and the first two years of the Engineer Cadet Training Scheme. Additional material is included to cover the Engineering knowledge syllabus of the Master’s Certificate. Anyone with an interest in ships’ machinery or a professional involvement in the shipping business should find this book informative and useful.

D. A. Taylor, 1990

После выхода первого издания этой книги (1983 г.) произошёл значительный прогресс во многих областях морской техники и инженерии. Наибольший акцент теперь делается на эффективном использовании торговых судов. Это относится к повышению топливной экономичности двигателей, уменьшению стояночного времени судов в порту, потребности в более надежном судовом оборудовании, уменьшению количества инженеров в судовых экипажах и возрастанию степени автоматизации судов, судовых машин и механизмов. Однако, как и прежде, остаётся актуальной потребность в компетентных морских инженерах (судовых механиках), способных понимать рабочие принципы, конструкцию и уметь эксплуатировать разнообразные конструкции машин и механизмов на судне. Потребность в наличии правильных и безопасных процедур при выполнении различных операций на судне столь же велика, как и раньше. Существует значительное число международных конвенций и законодательных актов, связанных с торговым мореплаванием, которые должны быть поняты, осознаны и выполнены, например, в отношении нефтяных операций, сточных вод и даже черного дыма из судовой трубы.

Цель этой книги – дать простое объяснение принципам действия всех судовых машин и механизмов, понятное студентам/курсантам судомеханической специальности или младшим судовым механикам, которые предпринимают попытку сделать морскую карьеру. В первую очередь необходимо и всегда будет правильно, если в реальных условиях работы на судне или прохождении плвпрактики, постоянно акцентировать внимание на безопасных процедурах и методах эксплуатации судовой техники.

Содержание книги находится на уровне, который позволяет полностью охватить программу сертификации (дипломирования) судовых механиков (инженеров) 4-го и 3-го класса по стандарту компетентности моряков Британского торгового флота и учебную программу первых двух лет подготовки курсантов судомеханической специальности в морских учебных заведениях Великобритании и всех других стран, присоединившихся к английской системе подготовки (тренинга) и дипломирования (сертификации) моряков. Дополнительный материал включен в книгу, чтобы охватить программу сертификации (дипломирования) претендентов на звание капитана судна. Любой, кто интересуется судовыми машинами и механизмами, морской инженерией или профессионально вовлечён в судоходный бизнес, должен найти для себя эту книгу информативной и полезной.

[Перевод с английского языка выполнил Кривощёков В.Е., 2003 г.]

ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ КНИГИ Д.А.ТЕЙЛОРА

«INTRODUCTION TO MARINE ENGINEERING», ЛОНДОН, 1983

Настоящая книга является вводной в ряду книг, выпускаемых издательством по судомеханической специальности. В книге в простой форме описываются все виды механизмов, встречающихся в составе судовой энергетической установки, их принцип действия, устройство и правила обслуживания. Эти описания сопровождаются чертежами или схемами.

Во всех случаях особое внимание обращается на соблюдение правил эксплуатации и техники безопасности при обслуживании механизмов, а в необходимых случаях делается ссылка на руководящие документы и правила. Подробно описываются различные виды аварийного оборудования и имущества.

Книга отвечает существующей программе подготовки судовых механиков 3-го и 4-го классов Британского торгового флота и учебному плану первых двух лет обучения в морских учебных заведениях Великобритании. В книгу включены также дополнительные материалы для использования их при подготовке к сдаче экзамена на должность капитана судна.

Материал книги изложен в основном просто, достаточно для того, чтобы дать читателю представление о рассматриваемых вопросах, прежде чем он приступит к изучению более детальных учебных пособий по данной специальности.

Д.А Тейлор, 1983

ОТ РЕДАКЦИИ ИЗДАТЕЛЬСТВА «ТРАНСПОРТ», МОСКВА, 1987

(Вступление к 1-ому изданию книги Д.А.Тейлора 1983 года,

название которой издательство перевело как “Основы судовой техники”)

Транспортный флот СССР интенсивно пополняется судами, оснащенными сложными техническими средствами с высокой степенью их автоматизации. В связи с этим от обслуживающего персонала требуется высокая квалификация для обеспечения надежности работы судовых энергетических установок и вспомогательных механизмов, судовых систем и судна в целом.

В целях повышения квалификации судовых экипажей и подготовки молодых специалистов издательством “Транспорт” выпускаются книги по определенным разделам судовой техники: учебники, справочники, а также литература для инженеров и техников. В настоящее время все больше внимания на флоте уделяется изучению смежных профессий для подготовки массовых кадров по специальностям: “матрос – моторист”, “рулевой – моторист”, “слесарь – моторист“ и др. В связи с этим возникает необходимость также в публикации книг, охватывающих в одном издании всю судовую технику. Именно такой книгой является книга Д.А. Тейлора “Основы судовой техники “.

Автор стремился к простоте изложения материала и в большинстве случаев старался раскрыть физическую сущность явлений, не прибегая к математическому аппарату. Особенно это ему удалось при изложении по регулированию параметров работы судовых технических средств.

Автор книги, Д.А. Тейлор, морской инженер.

При подготовке русского издания текст книги несколько сокращен, в основном путем исключения материала по судовым котлам на угольном отоплении и ряда второстепенных приложений.

Трудно согласиться с утверждением автора, что книга охватывает всю программу курса на получение диплома механика третьего разряда. Требования к знаниям механика третьего разряда в нашей стране^*) предусматривают более глубокое изучение судовой техники. Поэтому ее можно рекомендовать как дополнительный материал для кадров массовых профессий на судах при освоении смежных профессий.

_______________________

Замечания автора, 2008 г.

^*) В бывшем СССР в 70-х - 80-х годах прошлого столетия просматривалась тенденция в обучении и подготовке морских специалистов плавсостава, при которой предпочтение в занятии должностей даже младших судовых офицеров отдавалось выпускникам высших инженерных морских училищ. В современной России эта тенденция продолжается и укрепляется. Украина, вставшая на путь вхождения в европейское образовательное пространство и повсеместного внедрения международных стандартов, к сожалению, до сих пор не сформулировала своё видение в области подготовки моряков, не разработала и не опубликовала национальные образовательные стандарты по этому направлению подготовки украинских специалистов. Существующие с прошлого века Модельные курсы ИМО по подготовке вахтенных механиков и вахтенных помощников капитана и Руководства ИМО по внедрению этих Модельных курсов в Украине просто игнорируются (даже в мореходках, осуществляющих подготовку на уровне младших специалистов), а продолжается реализация советской системы разовой и многолетней подготовки младшего комсостава морских судов на уровне компетентности старшего механика и капитана.

Общие требования и рекомендации по подготовке моряков и их сертификации (дипломированию) содержатся в международных стандартах STCW-78 (Standards of training, certification and watchkeeping for seafarer’s, 1978) и в международном Кодексе по подготовке и сертификации моряков STCW Code-95 (Seafarer’s training, certification and watchkeeping Code, 1995) с дополнениями. Упомянутые документы являются составной частью конвенции Международной морской организации IMO STCW-78\95 с дополнениями (Манильские поправки 2010), к которой Украина присоединилась в 1996 году. В общем случае Международные стандарты содержат обязательные минимальные требования к компетентности кандидатов, прошедших обучение (подготовку) и претендующих на получение того или иного международного сертификата (рабочего диплома) для занятия определенной должности на торговом судне, совершающем международные рейсы.

При этом все способности (возможности) кандидата на рабочий диплом (международный сертификат компетентности), указанные в минимальных стандартах компетентности, разбиты на группы по семи функциям на трех следующих уровнях ответственности:

Уровень управления – management level (капитан, старший помощник капитана, старший механик, второй механик);

Уровень эксплуатации – operational level (вахтенный помощник капитана, вахтенный механик, механик, Электротехнический офицер);

Вспомогательный уровень – support level (рядовой плавсостав).

Уровень эксплуатацииозначает уровень ответственности, связанный с работой в должности вахтенного помощника капитана (в нашем случае) и поддержанием непосредственного контроля и самоконтроля над выполнением всех функций в пределах обозначенной области ответственности в соответствии с надлежащими (имеющимися на судне) процедурами и под контролем лица, работающего на уровне управления в данной области ответственности (старшего помощника капитана, в нашем случае).

Хорошо, если вахтенный помощник капитана компетентен на уровне старшего помощника или даже капитана, но это вовсе не обязательно, да и встречается очень редко, поскольку достигается только посредством приобретения многолетнего опыта плавания и несения реальной вахты на реальных морских судах, но никак не бесконечным сидением за партой…

Упомянутые выше международные стандарты ИМО выдвигают минимальные требования к компетентности (возрасту и стажу работы на судах) кандидата на получение рабочего диплома (международного сертификата) того либо иного судового офицера и капитана на торговых судах определённого типа. Требования стандартов компетентности, указанны в в соответствующих разделах Международного кодекса STCW Code-95 с дополнениями. http://krivoshchekov.at.ua/news/morjakam_russkogovorjashhim_konvencija_stcw_1978_i_manilskie_popravki_2010_kompetentnye_lica_v_imo_ot_ukrainy_i_v_ukraine_ot_imo/2014-06-22-99

___________________________

Компетентность –выраженная способность демонстрировать (применять) свои знания и умения (определение по международному стандарту ISO 9000:2000).

Функция – группа задач, обязанностей и отвественностей, оговоренных в требованиях Кодекса STCW Code-95 с дополнениями, необходимых для эксплуатации судна, обеспечения безопасности жизни на море и/или защиты морской окружающей среды.

На вахтенного механика, например, возлагается выполнение следующих четырех функций:

1. Controlling the operation of the ship and care for persons on board. (Управление операциями судна и забота о людях на судне). 2. Marine engineering (Судовые механические установки). 3. Electrical, electronic and control engineering. (Электрооборудование, электронная аппаратура и системы управления). 4. Maintenance and repair. (Техническое обслуживание и ремонт).

При выполнении функции Marine engineering (Судовые механические установки), функции Electrical, electronic and control engineering (Электрооборудование, электронная аппаратура и системы управления) и функции Maintenance and repair (Техническое обслуживание и ремонт) от вахтенного механика согласно стандартов компетентности, указанным в разделе А-ΙΙΙ/Ι Международного кодекса STCW Code-95, требуется быть компетентным в следующих областях: 1. Использование нормативно-технической документации, ручного, электрического и электронного инструмента, средств измерительной техники, средств и методов диагностирования технического состояния при изготовлении, использовании, обслуживании и ремонте судовых деталей, технических средств, систем и оборудования на судне. 2. Несение безопасной вахты в машинном отделении. 3. Использование английского языка в письменной и устной форме. 4. Техническое использование главных, вспомогательных судовых установок, генераторов электрического тока, насосных систем и связанных с ними систем управления. 5. Техническое обслуживание всех систем судового оборудования, включая системы управления и контроля.

________________________

Engineering – инжениринг – упорядоченное и систематическое применение знаний и навыков, методов и средств для построения чего-либо… (определение из Словаря ISO/IEC).

Очевидно, что английское понятие «marine engineering» достаточно трудно для перевода на русский язык. Толковый словарь продвинутого английского языка Оксфордского университета здесь вряд ли поможет, поскольку русский язык сегодня продвигается скорее в сторону китайского, чем английского языка. В вольном переводе можно сказать, что «морской инжиниринг» - это деятельность судового механика … по построению и применению безопасной и надежной процедуры эксплуатации судовых технических объектов и систем.Судовой механик (как и судоводитель, кстати) – это эксплуатационник, он не проектирует, не конструирует и не изготавливает эти объекты и системы; он их только использует по назначению, обслуживает и отчасти ремонтирует, выполняя функции оператора данных объектов и систем. Тем более что проектировщики, конструктора и изготовители современных машин и систем все чаще в инструкциях по эксплуатации записывают фразу “Do not touch”. Конечно, идеальный вариант – когда машину эксплуатирует сам её проектировщик и конструктор…, но по образному выражению академика В.М. Глушкова: «… проектируют и изготавливают самолеты не летчики…». Так стоит ли готовить судового механика по стандартам компетентности проектировщика и конструктора судовых машин и систем? А если даже и стоит, то, для каких целей? Эти и многие другие вопросы в части образования (education), подготовки (training) и сертификации (certification) моряков не решены и остаются актуальными для сегодняшней Украины. Всё это относится и к судоводителям – вахтенным помощникам капитана.

Более подробно о проблемах подготовки моряков в Украине – см. темы Форума и Сборники научных трудов и интервью автора на сайте: http://krivoshchekov.at.ua

© Кривощёков В.Е., 2008-2015

Вот и наша учебная дисциплина, которая в утвержденном учебном плане ОНМА для судоводительского факультета называется «ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВ», на английском языке обозначается как ENGINEERING MATERIALS - Разработка материалов (машинный перевод Pragma Translation), что соответствует науке о технических материалах, включая методы (средства) их получения (разработки) и процессы обращения (работы) с ними. Это, по сути, и является инженирингом – инженерной деятельностью – функцией инженера. Такая трактовка близка французской терминологии: MATERIAUS TECHNIQUES, а также испанской: MATERIALES TECHNICOS, что дословно, по-русски, означает науку и учебную дисциплину о технике (методах и приёмах) обращения с различными материалами. Перевод с немецкого языка - TECHNISCHE MATERIALIEN – наиболее близок к русскому пониманию как ТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, но, очевидно, предполагается не простое их перечисление, а науку и учебную дисциплину о материалах, используемых в проектировании, изготовлении техники и её дальнейшей эксплуатации.